1997—1998年热带太平洋的海面变化

1　引言在 1 997～ 1 998年度发生的厄尔尼诺现象是有记录以来最强的一次 ,整个地球几乎都受到它的巨大影响 ,其中比较直接的影响有 :印度尼西亚和巴西北部发生特大旱灾 ,秘鲁的洪水灾害 ,印度尼西亚不断发生的森林大火 ,巴西亚马逊河流域的原始森林的生态平衡遭到严重破坏 .经济方面的影响就更为广泛 ,由于大气和海水的异常 ,渔业和农业受到极大的损害 ,鉴于厄尔尼诺引起的大量的自然灾害 ,引起许多国家的经济动荡 ,从而造成间接损失的数目更加庞大 .用高精度雷达高度计可以对这一现象进行有效的监测 ,从热带海面高度异常场可以生动的演示…     

太平洋海面粗糙度的计算及在ENSO期间的变化

利用TOPEX高度计风速资料,实现了对太平洋海面粗糙度(z0)的计算。1997~1999年正是厄尔尼诺与拉尼娜事件发生时期,作者研究了1997~1999年z0在ENSO期间的变化后发现:(1)EI Nion发生期间赤道附近z0最大值在A,C,B 3个站点上移动;最小值在B,A 2个站点上移动。(2)Li Nina发生期间赤道附近z0最小值在A站点,最大值主要在B站点上。Li Nina发生期间,1999年15个站点z0均大于正常年份和EI Nion发生期间的15个站点z0。(3)ENSO期间,四季z0与正常年份相比都有显著改变。     

西北太平洋海面高度异常对热带气旋的响应

采用一种海面高度异常(Sea Level Anomaly,SLA)对热带气旋响应的合成分析方法,即根据热带气旋的路径位置和运动方向对海面高度异常进行插值、旋转和平均,得到不同热带气旋强度下,以热带气旋最佳路径点为原点的海面高度异常场.利用该方法,基于Aviso卫星高度计数据和中国气象局热带气旋最佳路径数据,得到了199...     

HY-2A卫星雷达高度计海面高度测量分析与评估

HY-2A卫星是我国首颗自主海洋动力环境卫星,已连续运行6年多。卫星上搭载的主载荷雷达高度计能够实现全天候、全天时全球海面高度、有效波高和海面风速的观测,这些观测数据已经广泛用于海洋防灾减灾、资源开发和海上安全等领域。为了全面了解HY-2A卫星雷达高度计多年来的整体观测性能,本文选取了2012年10月26日至2017年8月27日间的全部观测数据IGDR产品进行综合评价。通过自交叉和与Jason-2互交叉两种手段对HY-2A卫星雷达高度计测高能力进行评估。计算HY-2A升降轨自交叉点的测高不符值,发现HY-2A卫星雷达高度计在近全球海域内、升降轨高度异常差小于30cm的限制条件下,平均绝对高度误差为5.81cm,高度异常标准差为7.76cm;限制观测区域为南北纬60°范围内、海面高度异常升降轨交叉点处的差小于10cm的情况下,平均绝对误差可达3.95cm,海面高度异常标准差达4.76cm。通过和Jason-2卫星的互交叉,发现在南北纬66°范围内,交叉点高度异常差小于30cm的情况下,HY-2A和Jason-2的海面高度异常平均绝对误差为5.86cm,标准差为7.52cm,如果在该海域内将海面高度异常差限制在10cm内,平均绝对误差和标准差分别达到4.19cm和4.98cm。HY-2A卫星雷达高度计已经达到国际同类卫星雷达高度计测高水平,可以满足海洋科学研究、海洋环流反演等的需求。     

1993—2001年全球海面高度变化特征

应用TOPEX／POSEIDON（T／P）卫星高度计测高资料，对全球海洋的海面变化特征进行了分析，结果表明，1993年1月－2001年6月期间，全球海平面呈现上升的态势；全球平均海平面高度的平均上升速率约为1．2mm/a；海温的变化是引起海平面变化的重要原因，便其对海平面抬升的贡献不到50％。海平面的变化具有很强的地域特征。海平面变化的空间分布特征受风应力异常特别是纬向风应力异常的空间分布影响较大。     

热带太平洋海面高度年代际变化的研究

采用SODA海面高度(SSH)数据研究热带太平洋海域的年代际变化.结果表明,热带太平洋海面高度场存在与太平洋年代际涛动(PDO)时间过程基本一致的年代际变化,但是SSH异常的空间分布与SST异常的是不同的.热带海域年代际变化的典型空间分布:海面高度异常在热带海域存在东西方向的反向变化,在西太平洋只有1个变化中心,而在东太平洋形成2个对称于赤道的变化中心.热带太平洋海面高度的年代际变化有2个基本周期:13 a左右的周期和30 a以上时间尺度的气候转型周期.其中13 a周期的年代际变化与ENSO年际过程无关,是热带太平洋年代际变化的重要组成部分.由于数据时间长度的限制,气候转型的时间尺度还不明确,也不清楚其是否有明显的周期性.比较热带东西太平洋年代际变化的特征,可以发现以气候转型期的年代际信号在东西太平洋几乎是同时发生的,而13 a左右周期的年代际信号在赤道附近却存在自西向东方向的传播.     

卫星遥感海面高度数据在渔场分析中的应用综述

通过对卫星测高数据进行分析,结合国内外有关海面高度数据在海洋渔场分析方面应用的文献,着重分析了海面高 度数据与常规海洋外界环境因子之间的关系,概括了海面高度数据对海洋渔场资源变化的影响,并综述了西方渔业发达国家 利用测高数据采用直接和间接方法在海洋渔场环境分析及渔情预报方面的研究应用与进展,最后指出我国海面高度数据在渔 场分析方面的应用现状以及存在的问题,并基于国外情况,对我国今后使用卫星测高数据在渔场方面的应用研究提出了几点 建议。     

热带太平洋海面对EL97／98事件的响应及ENSO预测

本文分析了1996－1998年逐月太平洋海面距平资料及热带太平洋海面赤道槽、脊及上层海水体积变化资料，清楚地看到20世纪最强的一次EL97／98事件，不仅基本特征明显，而且太平洋海面变化与其有密切的响应关系，受此启发，作者依据1975－2000年间赤道槽、脊、逆流槽及热带太平洋上层海水体积变化的历史资料，经年周期滑动平均数据处理和采用基于均生函数的正交化筛选建模方法，建立了各单预测因子周期外延的ENSO预测模式。结果表明，本预测模式除把单预测因子序列的历史变化趋势反映和预测出来，还揭示了历史上的El Nino事件发生了经滑动平均后的赤道脊或热带太平洋上层海水体积的峰值附近，结束于谷底附近，La Nina则出现在滑动平均后的赤道脊谷底上升至均值期间的一般规律性。根据各单预测因子周期外延曲线的峰、谷变化，预测下一次El Nino事件将于2001年下半年至2002年上半年期间形成。     

南海海面高度变化及其与太平洋上涛动信号的关系

本文使用循环平稳经验正交函数(CSEOF)方法分析了南海海面高度(SCS-SSH)的时空变化模态,并对它们与太平洋海盆尺度振荡的关系进行了探讨分析。结果表明,SCS-SSH的第一个CSEOF模态是季节变化模态,其变化强度受到一个与厄尔尼诺-南方涛动(ENSO)有关的低频信号的调制,即在厄尔尼诺期间季节变化的幅度减弱(最大可降低30%,1997/98)而在拉尼娜期间季节变化增强。SCS-SSH的第二个CSEOF模态是年际-年代际尺度的低频变化模态,其空间模态的月与月之间的差异微弱,而时间模态和太平洋年代际振荡(PDO)指数高度相关。然后,我们使用独立成分分析(ICA)方法提取了太平洋中的五个主要振荡成分,并检验了它们对SCS-SSH变化的各自影响。分析表明,纯粹的ENSO模态(类似于太平洋东部型ENSO)对SCS-SSH的低频变化的影响比较微弱,而ENSO的红化模态(类似于太平洋中部型ENSO)对SCS-SSH的低频变化具有明显影响。由于ENSO的红化模态是PDO信号的一个主要成分,这一结果解释了为什么在影响SCS-SSH的低频变化上PDO比ENSO更重要。径向鞍型振荡模态、黑潮延伸体处的增温模态、以及赤道的降温模态也由ICA方法提取出来,但它们对SCS-SSH低频变异的影响微弱。进一步的分析表明,太平洋的涛动信号可能以不同的方式来影响南海海面高度变化和海表温度变化。     

南海海面高度年际变化的S-EOF分析

应用依赖于季节的经验正交甬数(S-EOF)分析,探讨了最近15a南海海面高度随季节演变的年际变化.S-EOF分析得出南海海面高度异常各模态不同季节的空间结构以及时间演变过程,证实了季风强盛期冬季和夏季基本模态的结构,还分离出了季风转换期(春季和秋季)海面高度的分布格局.结果表明,南海海面高度随季节演变的年际变化与厄尔尼诺和拉尼娜事件密切相关.S-EOF1的结果表明,南海海面高度的变化具有明显而稳定的季节振荡,但在ENSO年海面高度的季节振荡相对减弱;S-EOF2模态显示了1998-2001年间冬季吕宋岛西侧存在一个较强的正异常,且能一直持续到春季;S-EOF3模态主要体现了南海西部一系列中尺度涡状结构的年际差异,包含1997/1998年厄尔尼诺对南海环流的影响.     

HY-2C卫星海面高度数据的质量分析

卫星海面高度数据对于监测全球海面高度具有重要的意义,所以卫星高度数据的定标和检验变得至关重要。海洋二号C（HY-2C）卫星是继海洋二号B卫星后的第二颗业务卫星,于2020年成功发射升空。然而,目前对HY-2C卫星高度计的数据质量了解甚少,所以对HY-2C卫星的海面高度数据进行质量分析具有重要的意义。本文以同期观测的HY-2B卫星和Jason-3卫星的地球物理数据（GDR）为参考,对HY-2C卫星遥感地球物理数据（SGDR）中的海面高度数据进行质量分析。结果显示,在星星交叉定标中使用3种常见的交叉定标插值方法对HY-2C卫星的海面高度异常数据进行自交叉点分析时,HY-2C卫星海面高度异常数据质量分析的结果不同。其中使用三次样条插值方法进行质量分析的结果最优,得到海平面高度异常差的平均值为0.03 cm,标准差为6.17 cm。此外,对HY-2C卫星和HY-2B卫星互交叉点海面高度异常差异的平均值为−0.47 cm,标准差为5.32 cm;HY-2C卫星SGDR与Jason-3卫星GDR的海面高度异常数据进行互交叉点分析,得到海平面高度异常差的平均值为−0.3 cm,标准差为5.32 cm,这些数据表明HY-2C卫星的测高精度与HY-2B卫星、Jason-3卫星一致。因此HY-2C高度计产品数据质量稳定,能满足海洋应用和科学研究的需要。     

利用卫星测高技术监测2006-2007年厄尔尼诺现象

利用欧空局(ESA)提供的最新 Envisat-1 卫星测高数据由共线平差方法计算出热带太平洋地区海平面相对于正常年份的高度变化并绘制 30 ′× 30 ′月海面异常图,对 2006-2007 年厄尔尼诺现象进行了研究分析,监测到其发生、发展、消亡的全过程,揭示了利用卫星测高技术研究厄尔尼诺现象的可行性.     

JASON-1与TOPEX/POSEIDON卫星高度计数据在中国海和西北太平洋的一致性分析及印证

利用JASON-1和TOPEX/POSEIDON卫星高度计在相互校正阶段的观测资料,对两者在中国海和西北太平洋测得的海面风速、有效波高、后向散射截面、海平面高度等参数进行一致性分析;利用j,v模型及主要分潮的调和常数,对中国陆架浅海的JASON-1海平面高度数据进行浅海潮汐修正,使用验潮站月平均水位资料对修正结果加以印证。结果显示,2颗高度计观测的海洋环境参数具有强相关性,JASON-1具备了完成延续TOPEX/POSEIDON数据集这一使命的条件。但是,2套系统对于同一海洋环境参数的观测还是存在不能忽略的差异,对这种差异进行了分析,并给出了修正模型。所使用的浅海潮汐修正方法有效地抑制了中国陆架浅海潮波对海平面高度反演的影响,所使用浅海水域的5个验潮站月平均水位资料与JASON-1高度计经过浅海潮汐修正后的海平面高度的相关系数为0.738,标准偏差为0.096m。通过进一步融合JASON-1和TOPEX/POSEIDON在并行飞行期间的海平面高度数据并与验潮站资料比较显示,两者的相关系数提高到0.83,标准偏差为0.067m。     

2004年苏门答腊地震前后海面高趋势的变化

利用苏门答腊附近海域T/P、Jason-1测高卫星近20年的海面高连续观测资料,分别计算了该区域(80°E~105°E,5°S~20°N)在2004年苏门答腊大地震前后的海面高变化趋势,并与该区域对应时间段GRACE重力卫星反演的地表质量迁移结果进行比较。研究结果表明,由卫星测高观测资料估算的震区地震前后海平面趋势的变化与卫星重力反演结果基本一致。由于卫星测高沿轨观测具有高精度、高时空分辨率的特性,卫星测高资料估算的海平面趋势变化可以更为准确地反映震区海平面变化的局部特征。还对该区域震后形变特征进行了初步分析。     

基于TOPEX/Poseidon资料的南海海面高度场的时空特征分析

采用经验正交函数(EOF)分解方法，对TOPEX／Poseidon卫星高度计在南海获得的1992年10月到1999年9月约7a的海面高度观测资料进行分析，从而获得南海海面高度距平场典型的空间分布型态及其对应的时间变化特征。结果表明，南海海面高度距平场在空间上主要表现为两种典型的分布结构：(1)由于冬、夏季风反转造成海盆尺度的涡旋结构，这种分布结构对南海海面高度距平场的方差贡献达27．46％；(2)NE—SW即吕宋—越南反相双涡结构，其方差贡献达20．37％。这两个模态都明显反映了季风的反转以及季风结构所造成的影响。同时，对各空间典型场所对应的时间系数序列进行了傅立叶谱分析，结果表明南海海面高度距平场存在多种时间尺度的变化。     

利用卫星高度计风速资料研究海面粗糙度

海面粗糙度对于海洋工程和海洋军事都非常重要，但对海面粗糙度的现场观测资料非常少，这大大制约了我们对海面粗糙度的认识。本文利用TOPEX高度计风速资料，实现了对海面粗糙度的反演。利用1993年和1998年两年的资料，文中对西北太平洋海域的海面粗糙度进行了研究。     

太平洋东南海域海面高度的季节及年际变化特征

利用1992～2001年Topex/Poseidon卫星高度计遥感资料分析了太平洋东南海域 (5°～55°S ,70°～110°W)海面高度的季节及年际变化特征。研究结果表明 ,海区海面高度的季节变化总体上受太阳辐射季节变化的影响 ,南半球夏季 (1～3月 )和秋季 (4～6月 )大致为正距平 ,而冬季 (7～9月 )和春季 (10～12月 )大致为负距平 ,1996～1998年除外 ;同时 ,受季节性风场、海区罗斯贝波等的影响 ,海面高度变化的区域特征性很强。海面高度的年际变化在低纬处和沿岸还受ElNino影响。     

卫星跟踪浮标和卫星遥感海面高度中的南海涡旋结构

选择4个南海卫星跟踪Argos漂流浮标及同期的TOPEX／Poseidon卫星遥感海面高度资料，研究了南海海域涡旋的活动及空间结构。这4个Argos漂流浮标的轨迹除了基本符合各季节海盆尺度环流趋势外，分别在菲律 宾以西、越南外海、南海中部等海域呈现出中尺度旋转轨迹。这些尺度涡旋现象在同期的TOPEX卫星遥感海面高度异常（SSHA）分布中得到了准确印证，并在诊断得到的地转流场中对应了一系列瞬变的中尺度涡旋运动。     

Assessment of reprocessed sea surface height measurements derived from HY-2A radar altimeter and its application to the observation of 2015–2016 El Ni?o

Haiyang-2A(HY-2A) is China's first ocean dynamic environment satellite and the radar altimeter is one of its main payloads. One of the main purposes of the radar altimeter is to measure the sea surface height(SSH). The SSH determined from the altimeter range measurements includes some range and geophysical corrections. These corrections largely affect the accuracy of the SSH measurements. The range and the geophysical corrections are reprocessed and the altimeter waveforms in HY-2A sensor interim geophysical data set records(S-IGDR) are retracked from June 1, 2014 to June 14, 2014, and the accuracy of the reprocessed SSH measurements is evaluated.The methods of the range and geophysical corrections used to reprocess HY-2A altimeter data are validated by using these methods to reprocess the Jason-2 range and geophysical corrections and comparing the results with the range and geophysical corrections in Jason-2 geophysical dataset records(GDR) product. A crossover analysis is used to evaluate the accuracy of the reprocessed HY-2A SSH measurements. The standard deviation(STD) of the crossover SSH differences for HY-2A is around 4.53 cm while the STD of the SSH differences between HY-2A and Jason-2 is around 5.22 cm. The performance of the reprocessed HY-2A SSH measurements is significantly improved with respect to the SSH measurements derived from HY-2A interim geophysical dataset records(IGDR)product. The 2015–2016 El Ni?o has been the strongest El Ni?o event since 1997–1998. The range and the geophysical corrections in HY-2A IGDR are reprocessed and sea level anomalies are used to monitor the2015–2016 El Ni?o. The results show that the HY-2A altimeter can well observe the 2015–2016 El Ni?o.     

1997/1998年厄尔尼诺期间西太平洋热带对流区的东移

1997年5月至1998年春季,发生了本世纪以来最强的厄尔尼诺事件.全球许多地区的天气气候出现了显着的异常特征,并诱发了一系列的旱、涝及森林大火等重大灾害,引起了许多国家政府和社会各界的高度关注.厄尔尼诺事件的成因和影响是一个十分复杂的问题,尽管自1950年以来已先后出现过10多次,气象和海洋学家对此也作了大量研究,但迄今对它的认识依然相当有限.对它的成因,近些年来许多研究认为[1,2]:赤道东太平洋的强偏东信风,将洋面表层暖水吹向西太平洋赤道地区堆积形成暖池;由于某种原因,一旦偏东信风张驰(减弱),导致暖池中位能释放,暖水向东回流,赤道东太平洋洋面温度(SST)异常升高,厄尔尼诺发生.